Издательство: Машиностроение, Москва Ленинград, 418 стр.
Год: 1966
Книга предназначена для работников конструкторских бюро, лабораторий, монтажного персонала и технологов турбостроительных заводов. Может быть полезна работникам турбинных цехов заводов и электростанций, а также студентам ВУЗов, специализирующихся по турбинам.
В книге изложены основные вопросы технологии производства стационарных паровых и в меньшей степени газовых турбин, преимущественно из опыта ЛМЗ.
Раздел
1. Общие вопросы технологии турбостроения. Механическая обработка основных деталей турбин
Основные определения. ? Производственный и технологический процессы. Характеристика паро- и газотурбинного производства.
Технологическая подготовка производства.? Роль технологов в создании новой турбины. Порядок разработки технологической документации. Организационные формы технологической подготовки производства. Типизация технологических процессов.
Технологичность конструкции. Базы. ? Точность размеров и чистота обработки поверхности. Размерные цены. Технологичность конструкции.
Распределение трудовых затрат по отдельным цехам, видам работ и группам оборудования. Совершенствование технологии производства турбин.
Рабочие лопатки – Назначение, сложность их выполнения. Конструкции лопаток и их элементов. Условия работы лопаток. Требования, предъявляемые к изготовлению рабочих лопаток и наборке их на колесо.
Требования, предъявляемые к материалам для рабочих лопаток. Стоимость заготовок. Механическая обработка рабочих лопаток. Характеристика организации и перспективы развития производства турбинных лопаток.
Диски паровых и газовых турбин и их механическая обработка. ? Назначение и конструкция. Условия работы облопаченных дисков. Контроль и приемка поковок дисков. Технологический процесс механической обработки дисков. Автофритирование турбинных дисков.
Цельнокованые и сварные роторы. Валы. ? Назначение и конструкция. Механическая обработка муфт. Основные требования к механической обработке деталей соединительных муфт.
Сварные диафрагмы? Назначение и конструкция. Материалы для сварных диафрагм и виды заготовок. Производство сварных диафрагм.
Чугунные диафрагмы. Сегменты сопел.
Цилиндры турбин? Назначение. Условия работы. Конструкция. Материалы. Основные технические требования. Предварительная и окончательная обработка стальных литых корпусов турбин. Изготовление сварно-листовых конструкций выхлопных частей цилиндра низкого давления. Гидравлическое испытание.
Опорные и упорные подшипники? Назначение. Условия работы. Конструкция. Подшипниковые сплавы. Технологический процесс заливки опорных вкладышей баббитом. Механическая обработка опорных вкладышей после заливки. Конструкция упорных подшипников. Технология изготовления колодок упорных подшипников.
Изготовление буксы и золотника регулирующего устройства турбин? Назначение регулирующего устройства и предъявляемые к нему требования. Изготовление буксы и золотника.
Изготовление поверхностных конденсаторов.
Раздел
2. Сборка турбин.
Узловая сборка? Облопачивание рабочих колес и роторов. Статическая балансировка рабочих колес. Производственные вибрационные испытания облопаченных дисков.
Сборка роторов? Наборка деталей на ротор. Механическая обработка собранного ротора. Динамическая балансировка роторов.
Узловая сборка сложного корпуса цилиндра паровой турбины.
Общая сборка турбин на стенде? Стенды для общей сборки турбин. Основное требование по сборке турбины. Установка фундаментных рам. Установка ЦНД на стенд. Установка корпуса среднего подшипника. Установка корпуса переднего подшипника. Установка ЦВД по уровню с проверкой по реакциям опор. Центровка ЦВД и ЦСД относительно ЦНД. Пригонка и центровка вкладышей подшипников по проверочному валу. Центровка роторов турбин по полумуфтам. Центровка обойм диафрагм и самих диафрагм в цилиндрах. Предварительный замер осевых и радиальных зазоров. Цистка цилиндров, окончательная установка всех деталей в цилиндры, укладка роторов и окончательные замеры зазоров в проточной части. Закрытие цилиндров турбин. Затяжка крепежа горизонтального разъема турбины.
Испытание турбины на заводском стенде? Цель испытания. Подготовка к испытании. Пуск турбины и испытание. Остановка турбины. Консервация и упаковка узлов турбины.
Раздел
3. Монтаж и пусковые испытания паровых турбин.
Монтаж паровых турбин? Подготовительные работы. Проверка и приемка фундамента под турбоагрегат. Сборка конденсаторов на месте монтажа. Монтаж конденсатора. Монтаж турбины. Сборка ЦНД и его монтаж. Установка корпусов подшипников, ЦВД и ЦСД по струне и по уровню с проверкой по реакциям опор. Центровка роторов низкого, среднего и высокого давлений по расточкам под уплотнения и по полумуфтам. Подливка фундаментных рам турбины. Проверка центровки диафрагм и обойм концевых уплотнений. Закрытие цилиндров. Горячая затяжка крепежа горизонтального разъема цилиндров. Соединение полумуфт роторов и закрытие подшипников. Некоторые особенности монтажа других элементов турбоустановки.
Пуск и наладочные испытания турбогенератора после монтажа? Подготовительные работы. Пуск турбины. Работа турбины на холостом ходу. Нагружение турбины. Некоторые замечания по обслуживанию турбоагрегата.
Некоторые вопросы надежности и долговечности турбин? Понятие о надежности и долговечности, их значение в народном хозяйстве страны. Некоторые мероприятия по повышению надежности и долговечности турбинного оборудования.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Краткое описание ТНА РД-180.
Глава 1. Технологическая часть
1.1 Условия работы лопатки турбиныТНА
1.2.3 Механические свойства материала (при Т = 20 °С)
1.2.4 Термическая обработка
1.4.1 Коэффициент использования материала
1.6.1 Виды изготовления алмазных роликов
1.6.5 Сорт алмаза — D 711 А
1.6.7 Первичное изготовление и расчет нового алмазного ролика для правки
1.6.9 Расположение осей
1.6.10 Режимы обработки
1.7 Выбор баз и обоснование последовательности обработки детали
1.8 Расчет припуска на механическую обработку в операции №12.
1.9 Режимы резания
Глава 2. Конструкторская часть
2.1 Описание приспособления
2.2 Расчет приспособления на силу зажима
Глава3. Исследовательская часть
3.1 Основы процесса гидродробеструйного упрочнения
3.2 Технология процесса гидродробеструйного упрочнения
3.2.1 Устройство и работа установки для гидродробеструйного упрочнения
3.2.2 Технологические требования к процессу
3.2.3 Порядок обработки
3.2.4 Контроль упрочнения
3.3 Определение остаточных напряжений
3.4 Усталостные испытания лопаток
3.4.1 Цель испытаний
3.4.2 Объект испытаний – лопатки турбиныТНА
3.4.3 Исследование собственных частот.
3.4.4 Оборудование для усталостных испытаний лопаток
3.4.5 Исследование распределения относительных напряжений
3.4.6 Метод испытаний на усталость
3.4.7 Метод обработки результатов испытаний
3.5 Результаты испытаний.
Глава 4. Часть по автоматизации
4.1 Описание программного пакета CATIA
4.1.1 Применение и возможности CATIA
4.1.2. Описание модулей пакета программ CATIA
4.2 Основные функции построение модели и чертежа деталей в САПР CATIA.
4.2.1 Интерфейс пользователя
4.2.2 Создание двухмерной геометрии, образмеривание и нанесение надписей
4.2.3. Создание трехмерной модели детали и построение на ее основе двухмерной геометрии
4.3 Построение модели лопатки турбины ТНА.
Глава 5. Промышленная экология и безопасность производства.
5.1 Анализ технологического процесса изготовления лопатки газовой турбины. Определение основных воздействий на окружающую среду и здоровье человека. Разработка мер защиты.
5.1.1 Анализ технологического процесса изготовления лопатки газовой турбины.
5.1.2 Анализ вредных воздействий на окружающую среду и разработка мер защиты при выполнении операции глубинного шлифования.
5.1.3 Анализ вредных воздействий на здоровье человека и разработка мер защиты при выполнении операции глубинного шлифования.
5.2 Анализ и расчет освещённости рабочего места.
5.2.1 Анализ освещённости рабочего места
5.2.2.Расчет на освещенность рабочего места
5.3 Вентиляция производственного помещения.
5.4 Меры противопожарной защиты.
5.5 Выводы по результатам анализа вредных и опасных факторов
Глава 6. Расчет экономической эффективности внедрения нового технологического процесса
6.1 Расчет затрат на проектирование технологического процесса изготовления лопатки турбины ТНА
6.1.1 Расчет затрат на проектирование технологического процесса изготовления лопатки турбины ТНА в проектируемом варианте
6.1.2 Расчет затрат на проектирование технологического процесса изготовления лопатки турбины ТНА в базовом варианте
6.2 Расчет годового экономического эффекта от внедрения нового технологического процесса
6.2.1 Расчет затрат на материал
6.2.2 Расходы на зарплату
6.2.3 Затраты на производственную площадь
6.2.4 Расчет затрат на эксплуатацию оборудования
6.2.5 Расчет энергетических затрат
6.2.6 Расчет себестоимости техпроцессов и экономического эффекта от внедрения
6.3 Расчет времени окупаемости внедрения нового технологического процесса
6.3.1 Расчет капиталовложений в оборудование
6.3.2 Расчет затрат на освоение новой технологии
6.3.3 Расчет времени окупаемости внедрения нового ТП.
Глава 7.Выводы по работе
Глава 8. Литература и другие источники
В данном дипломном проекте в технологической части (первый раздел) рассмотрен техпроцесс производства рабочей неохлаждаемой лопатки газовой турбины. Также в первом разделе описаны условия работы детали в узле, способ получения заготовки, приведены характеристики материала лопатки ЦНК-7П, проведен анализ технологичности, описан выбор баз для механической обработки, рассчитан припуск на обработку промежуточной технологической базы, проведено нормирование операций глубинного шлифования. В технологической части подробно описан способ механической обработки – глубинное шлифование и правящий алмазный инструмент. В конструкторской части рассмотрено приспособление для крепления детали при обработке хвостовика лопатки, и проведен расчет силы винтового зажима для данного приспособления. В исследовательской части рассмотрен процесс гидродробеструйного упрочнения замка лопатки: описаны сущность процесса, устройство гидродробеструйной установки, методика определения остаточных напряжений в поверхностном слое и усталостные испытания детали. В части по автоматизации рассмотрен программный пакет CATIA, его применение с промышленности, программные продукты данного пакета. Также рассмотрен процесс построения двухмерной и трехмерной геометрии, процесс создания модели лопатки в системе автоматизации проектирования CATIA. . В части по охране труда разработаны меры для повышения безопасности производства и охраны окружающей среды. В экономической части рассчитана эффективность внедрения данного техпроцесса производства лопатки по отношению к предыдущему.
Одной из самых сложных машиностроительных конструкций является газовая турбина.
Развитие газовых турбин определяется, в первую очередь, развитием авиационных газотурбинных двигателей для военных целей. При этом главным является повышение удельной тяги и снижение удельного веса. Проблемы экономики и ресурса для таких двигателей являются вторичными.
Одной из самых нагруженных деталью, ограничивающей межремонтный ресурс, являются неохлаждаемые лопатки турбины, изготавливаемые из деформируемого никелевого сплава ЭИ893. Лопатки из этого сплава из-за ограничений по длительной прочности имеют ресурс 48000 часов. В настоящее время при производстве лопаток турбин существует достаточно высокая конкуренция, поэтому вопросы снижения стоимости и повышения ресурса лопаток являются очень актуальными.
В данном дипломном проекте рассмотрена сравнительно новая для отечественной промышленности технология производства неохлаждаемых лопаток турбин большой длины (более 200 мм). В качестве заготовки лопатки применяется отливка из материала ЦНК-7П без припуска на механическую обработку пера, подвергнутая горячему изостатическому прессованию. Для снижения трудоемкости изготовления лопаток используется глубинное шлифование замка, а для повышения сопротивления усталости замок лопатки после шлифования подвергается гидродробеструйному упрочнению.
В данном дипломном проекте рассмотрена технология производства рабочей лопатки турбины. Поскольку данный техпроцесс универсален для лопаток самых разных размеров, он может применятся как для изготовления лопаток турбинынизкого давления ГТД (либо ГТУ), так и турбины ТНА ЖРД. В этой работе рассмотрена лопатка для ТНА ЖРД РД-180. Однако в силу универсальности материала лопаток и техпроцесса мы уделяем повышенное внимание также и ресурсу изделия. Подробно рассмотрен процесс глубинного шлифования для деталей из жаропрочных сплавов, какой является турбинная лопатка, и описаны технология производства и свойства используемых в глубинном шлифовании алмазных роликов для правки шлифовальных кругов. В проекте рассчитано на точность и силу зажима приспособление “щучья пасть”, широко применяемое при операциях глубинного шлифования в процессе производства лопатки. В исследовательской части рассмотрен процесс повышения усталостной прочности путем обдувки дробью в жидкой среде замка лопатки (гидродробеструйное упрочнение), описаны методики определения остаточных напряжений и проведения усталостных испытаний лопатки. Также в работе описана система автоматизации проектирования CATIA и создание в данной системе модели детали и конструкторской документации. В части по охране труда разработаны меры для повышения безопасности производства и охраны окружающей среды. Рассчитана также эффективность внедрения данного техпроцесса производства лопатки по отношению к предыдущему.
Краткое описание ТНА РД-180.
*Описание дано без газогенератора.
Турбонасосный агрегат выполнен по одновальной схеме и состоит из осевой одноступенчатой реактивной турбины, одноступенчатого шнекоцентробежного насоса окислителя и двухступенчатого шнекоцентробежного насоса горючего (вторая ступень используется для подачи части горючего в газогенераторы).
На основном валу с турбиной находится насос окислителя, соосно с которым на другом валу расположены две ступени насоса горючего. Валы насосов окислителя и горючего соединены зубчатой рессорой для разгрузки вала от температурных деформаций, возникающих вследствии большой разницы температур рабрчих тел насосов, а также для предотвращения замерзания горючго.
Для защиты радиально-упорных подшипников валов от чрезмерных нагрузок применены эффективные авторазгрузочные устройства.
Турбина – осевая одноступенчатая реактивная. Для предотвращения возгорания из-за поломок элементов конструкции или трения вращающихся деталей о неподвижные (вследствие выборки зазоров от деформаций или наклепа на сопрягаемых поверхностях от вибрации) зазор между лопатками соплового аппарата и ротора сделан относительно большим, а кромок лопаток – относительно толстыми.
Чтобы исключить возгорание и разрушение деталей газового тракта турбины, в конструкции применены никелевые сплавы, включая жаропрочные для горячих газовых магистралей. Статор и выхлопной тракт турбиныпринудительно охлаждаются холодным кислородом. В местах малых радиальных или торцевых зазоров используются разного рода теплозащитные покрытия (никелевые для лопаток ротора и статора, металлокерамического для ротора), а также серебряные или бронзовые элементы, исключающие возгорание даже при возможном касании вращающихся и неподвижных деталей турбонасосного агрегата.
Для уменьшения размеров и массы посторонних частиц, могущих привести к возгоранию в газовом тракте турбины, на входе в двигатель установлен фильтр с ячейкой 0.16*0.16 мм.
Насос окислителя. Высокое давление жидкого кислорода и, как следствие, повышенная опасность возгорания обусловили конструктивные особенности насоса окислителя.
Так, вместо плавающих уплотнительных колец на буртах крыльчатки (обычно используемых на менее мощных ТНА) применены неподвижные щелевые уплотнения с серебряной накладкой, поскольку процесс “всплывания” колец сопровождается трением в местах контакта крыльчатки с корпусом и может привести к возгоранию насоса.
Шнек, крыльчатка и торовый отвод нуждаются в особенно тщательном профилировании, а ротор в целом – в особых мерах по обеспечению динамической сбалансированности в процессе работы. В противном случае вследствие больших пульсаций и вибраций происходят разрушения трубопроводов, возгорания в стыках вследствие взаимного перемещения деталей, трения и наклепа.
Для предотвращения возгорания из-за поломок элементов конструкции (шнека, крыльчатки и лопаток направляющего аппарата) в условиях динамического нагружения с последующим возгоранием из-за затирания обломков использованы такие средства, как повышение конструктивного совершенства и прочности за счет геометрии, материалов и чистоты отработки, а также введение новых технологий: изостатическое прессирования литых заготовок, применение гранульной технологии и другие виды.
Бустерный насос окислителя состоит из высоконапорного шнека и двухступенчатой газовой турбины, привод которой осуществляется окислительным газом, отбираемом после основной турбиныс последующим перепуском его на вход в основной насос.
Бустерный насос горючего состоит из высоконапорного шнека и одноступенчатой гидравлической турбины, работающей на керосине, отбираемом после основного насоса. Конструктивно бустерный насос горючего аналогичен бустерному насосу окислителя со следующими отличиями:
· одноступенчатая гидротурбина работает на горючем, отбираемым с выхода насоса горючего основного ТНА;
· отвод горючего высокого давления для разгрузки шнека от действий осевых производится из входного коллектора гидротурбины БНАГ.